• Drukuj
• E-mail

  Dzwon - gdzie spotykają się historia, inżynieria i dźwięk.

Dzwony należą do najciekawszych wyrobów metalowych, tworzonych przez człowieka. Łączą w sobie cechy konstrukcji inżynierskiej, instrumentu muzycznego, oraz obiektu o ogromnym znaczeniu kulturowym i historycznym. W przeciwieństwie do większości odlewów, których zadaniem jest przenoszenie obciążeń lub pełnienie funkcji konstrukcyjnej, dzwon musi spełniać jednocześnie wymagania mechaniczne i akustyczne. Jego kształt, grubość ścianek, skład chemiczny materiału i mikrostruktura wpływają bezpośrednio na charakter i jakość dźwięku. Ludwisarstwo, czyli rzemiosło wykonywania dzwonów, jest jedną z najstarszych wyspecjalizowanych dziedzin odlewnictwa. Technologia ta rozwijała się przez setki lat, a wiele jej elementów opiera się na doświadczeniu przekazywanym w warsztatach rodzinnych.

Pomimo rozwoju nowoczesnej metalurgii, symulacji komputerowych i kontroli procesów, wytwarzanie dzwonów w dużej mierze zachowało tradycyjny charakter. Materiał wideo, który towarzyszy temu artykułowi, pokazuje rzeczywisty proces wykonywania dzwonu od strony technologicznej i materiałowej — od przygotowania formy, przez wytapianie brązu dzwonowego, aż po zalewanie formy i uzyskanie gotowego odlewu – oczywiście w wersji amatorskiej [1].

Wysoka zawartość cyny poprawia akustykę, ale sprawia, że brąz staje się kruchy [2]

Brąz – stop, który brzmi. Sekret brązu ludwisarskiego

Brąz to ogólna nazwa stopów miedzi z dodatkiem innych pierwiastków, najczęściej cyny, ale również aluminium, krzemu, czy niklu. W zależności od składu chemicznego, brązy mogą wykazywać bardzo różne właściwości mechaniczne i technologiczne. Mogą być odporne na ścieranie i korozję, mogą mieć wysoką wytrzymałość lub bardzo dobre właściwości ślizgowe.

W przypadku dzwonów stosuje się jednak bardzo specyficzny rodzaj stopu — tzw. brąz dzwonowy, nazywany też ludwisarskim. Jest to stop miedzi z cyną, w którym zawartość cyny wynosi zwykle około 20–23%, co znacząco zwiększa sztywność i twardość stopu.

Z punktu widzenia akustyki jest to niezwykle ważne, ponieważ materiał musi efektywnie przenosić drgania. Dzięki temu dzwon może generować dźwięk o dużej czystości i długim czasie wybrzmiewania. Jednocześnie wzrost zawartości cyny, powoduje spadek plastyczności i wzrost kruchości materiału, co czyni stop trudnym technologicznie. Z tego powodu proces wytapiania i zalewania musi być prowadzony bardzo starannie. Niewłaściwa temperatura, zanieczyszczenia lub niekontrolowane chłodzenie mogą prowadzić do powstawania wad odlewniczych, a nawet do zniszczenia całego odlewu. W przypadku dzwonu oznacza to nie tylko wadę mechaniczną, ale także pogorszenie parametrów akustycznych [3].

Od gliny do ciekłego metalu – jak naprawdę powstaje dzwon

Proces produkcji dzwonów należy do klasycznych przykładów tradycyjnego odlewnictwa form jednorazowych. Formy wykonywane są najczęściej z mieszanek gliny i piasku, nakładanych warstwowo na model. W wielu historycznych technologiach stosowano również dodatki organiczne, takie jak słoma, włosy zwierzęce, a nawet końskie łajno. Nie było to działanie symboliczne ani rytualne — dodatki te poprawiały przepuszczalność formy. Po wysuszeniu i wypaleniu materiał organiczny ulegał spaleniu, pozostawiając mikroporowatą strukturę, ułatwiającą ujście gazów podczas zalewania.

Pracownie ludwisarskie od wieków stosują tradycyjne metody produkcji dzwonów [4]  

Na nagraniu wideo pokazany jest etap wykonywania uproszczonej formy dzwonu (wykonanej z glinki formierskiej). Jest to jeden z kluczowych momentów całego procesu, ponieważ geometria formy bezpośrednio determinuje zarówno wygląd, jak i charakter brzmienia gotowego dzwonu.

Kolejnym etapem jest wytapianie brązu dzwonowego. W materiale wideo pokazany jest proces wytapiania stopu zawierającego około 22% cyny, co mieści się w klasycznym zakresie stosowanym  w ludwisarstwie.  Na tym etapie kluczowe znaczenie ma kontrola temperatury, składu chemicznego oraz czystości ciekłego metalu. Każde zanieczyszczenie lub niekontrolowana reakcja chemiczna, może wpłynąć na strukturę materiału i własności końcowego odlewu.

Kolejną czynnością jest zalewanie formy. Proces ten, jest szczególnie wymagający technologicznie. Forma musi być całkowicie sucha, ponieważ obecność wilgoci prowadzi do gwałtownego powstawania pary wodnej, co może powodować wady odlewnicze lub nawet uszkodzenie formy.

Po zalaniu forma stygnie przez określony czas, a następnie jest rozbijana, ponieważ jest to forma jednorazowa. Uzyskany w ten sposób odlew dzwonu jest surowym wyrobem, który w kolejnych etapach może być obrabiany, czyszczony i przygotowywany do montażu.

Materiał wideo powiązany z tym artykułem, pozwala zobaczyć rzeczywisty proces produkcji dzwonu, czyli jak teoria metalurgii i technologii odlewnictwa przekłada się na praktykę warsztatową. To właśnie w tym połączeniu wiedzy naukowej i doświadczenia rzemieślniczego tkwi wyjątkowość ludwisarstwa [4,5].

Symbolika i kultura – funkcje religijne, alarmowe i uroczyste

Dzwony z brązu symbolizują przede wszystkim głos Boga (Tuba Dei), łącząc sferę sacrum z profanum. Ich dźwięk oznacza Bożą obecność, radość, smutek oraz wzywa do modlitwy i jedności. Historycznie pełniły funkcję ostrzegawczą, oznajmiały ważne wydarzenia, zwołując wiernych i opłakując zmarłych. Wierzono także, że  dźwięk  dzwonów odstrasza demony, złe moce i burze. W kulturach azjatyckich  dzwony z brązu symbolizują harmonię, równowagę oraz są używane w medytacji. Materiał, jakim jest brąz, w połączeniu z umiejscowieniem na wieżach, nadaje dzwonom charakter wzniosły i ponadczasowy [6].

Tradycja i nauka – dlaczego ludwisarstwo przetrwało

Ludwisarstwo rozwinęło się w średniowieczu, a choć XIX wiek przyniósł rozwój przemysłu, to tradycyjne metody przetrwały jako rzemiosło artystyczne. Najstarszy zachowany dzwon z brązu pochodzi z IX w. p.n.e.  z okolic Babilonu, co świadczy o tysiącletniej tradycji.  Produkcja dzwonów jest wyjątkowym przykładem połączenia tradycji rzemieślniczej z wiedzą metalurgiczną i inżynierską.  Mimo ogromnego rozwoju technologii odlewniczych, wiele elementów procesu pozostaje niezmienionych od setek lat. Wynika to z faktu, że w ludwisarstwie liczy się nie tylko jakość odlewu, ale również jego właściwości akustyczne, które są efektem złożonej zależności między geometrią, strukturą materiału i technologią wykonania.

Dzwony są więc nie tylko elementami architektury czy wyposażenia obiektów sakralnych. Są również świadectwem rozwoju technologii materiałowych i przykładem tego, jak tradycyjna wiedza może współistnieć z nowoczesnym rozumieniem procesów metalurgicznych [7,8].

Łukasz Dyrlaga, Adrian Brodka

[1] https:/www.youtube.com/watch?v=YU9v2mB7qKc.

[2] https://www.flickr.com/photos/sinnokrak/4254014287

[3] Rossing T.D., Perrin R.: Vibrations of Bells. Applied Acoustics 20 (1987) 41-70

[4] https://www.odlewniadzwonow.pl/etapy/3/etap-i-jak-powstaje-dzwon

[5] Won, C.-S.; Jung, J.P.; Won, K.-S.; Sharma, A. Technological Insights into the Evolution of Bronze Bell Metal Casting on the Korean Peninsula. Metals 2022, 12, 1776. https://doi.org/10.3390/met12111776

[6] Hochleitner J. (2000): Funkcje średniowiecznych dzwonów jako instrumentów komunikacji społecznej. Sud. Warm., 37, 179-192

[7] Tureczek M. Proporcje profili żebra średniowiecznych dzwonów jako narzędzie pomocnicze przy datowaniu. Ochrona Zabytków 2/2021

[8] https://pl.wikipedia.org/wiki/Dzwon_(instrument)